リン酸化成コーティング

リン酸化成処理は、鉄、亜鉛、またはマンガンのリン酸の薄い付着層を作り、耐腐食性や潤滑性を向上させたり、その後のコーティングや塗装の下地として使用したりする、鋼部品に施される化学処理です。 ^{[1] [2] [3]}これは最も一般的なタイプの化成処理の1つです。この処理は、リン酸コーティング、リン酸塩処理、^[4]リン酸塩処理、またはリン酸塩処理とも呼ばれます。特に銃器やその他の軍事装備に適用される場合、パーカーライジングという商標でも知られています。^{[5] : 393}

リン酸コーティングは通常、鉄、亜鉛、マンガンなどの溶解性塩を含むリン酸の希薄溶液を鋼材に塗布することで得られます。溶液はスポンジ、スプレー、浸漬などの方法で塗布できます。 ^{[6]リン酸化成コーティングは}、アルミニウム、亜鉛、カドミウム、銀、スズにも使用できます。^{[7] [8]}

銃器のリン酸塩処理は1910年頃に発見され、鋼の表面をリン酸塩に変えることにより耐腐食性が大幅に向上することがわかった。^{[5] : 393} 1940年代まで、米国では金属仕上げのより近代的で類似した方法が導入されるまで、非常に人気があった。^{[5] : 393}

リン酸塩コーティングの主な種類はマンガン、鉄、亜鉛である。^[9]

• リン酸マンガンコーティングは耐腐食性と潤滑性の両方の目的で使用され、浸漬によってのみ適用されます。
• リン酸鉄コーティングは、通常、さらなるコーティングや塗装のベースとして使用され、浸漬またはスプレーによって塗布されます。
• リン酸亜鉛コーティングは、耐食性、潤滑剤保持層、塗料/コーティングベースとして使用され、浸漬またはスプレーで塗布することもできます。亜鉛メッキ鋼にも塗布できます。^{[1] [6]}

このプロセスは、中性または高pHでのリン酸塩の溶解度が低いことを利用します。浴はリン酸( H ₃ PO ₄ ) の溶液で、必要な鉄、亜鉛、マンガン陽イオンとその他の添加剤が含まれています。^[10]酸は鉄金属と反応して水素と鉄陽イオンを生成します。

鉄 + 2 H
₃お⁺
→ 鉄^2歳以上
+ H
₂+ 2時間
₂お

プロトンを消費する反応により、表面のすぐ近くの溶液の pH が上昇し、最終的にリン酸塩が不溶性になり、表面に堆積します。酸と金属の反応により、局所的にリン酸鉄も生成され、これも堆積する可能性があります。リン酸亜鉛またはリン酸マンガンを堆積する場合、追加のリン酸鉄は望ましくない不純物となる可能性があります。

浴槽には、亜硝酸ナトリウム（NaNO ₂）などの酸化剤が含まれており、水素ガス（H
₂） — そうしないと表面に小さな泡の層が形成され、反応が遅くなってしまいます。^[10]

主なリン酸処理工程の前に、「活性化」浴を行って表面にチタン化合物の微粒子を生成することができる。 ^[10]

リン酸塩コーティングの性能は、その結晶構造と厚さに依存します。低多孔性の緻密な微結晶構造は、通常、耐腐食性やその後の塗装に最適です。油を含浸させた粗粒構造は、耐摩耗性に最適です。これらの要素は、浴の濃度、組成、温度、時間を変えることで制御できます。^[6]

パーカーライジングは、化学リン酸塩化成コーティングを施すことで鋼の表面を腐食から保護し、耐摩耗性を高める方法です。通常は銃器に使用されていました。 ^{[5] : 393}パーカーライジングは通常、改良された亜鉛またはマンガンリン酸塩処理プロセスであり、改良された鉄リン酸塩処理プロセスではないと考えられていますが、パーカーライジングという用語を、鉄リン酸塩処理プロセスを含むリン酸塩処理（またはリン酸塩処理）コーティングを施すことの総称として使用する人もいます。

ボンデライジング、リン酸塩処理、リン酸塩処理もパーカーライジング処理に関連する用語ですが、表面に細かい粒子を与えるため、自動車部品の仕上げによく使用されていました。^{[5] : 394}また、錬鉄や鋼の文脈では酸洗いとしても知られています。^[11]

パーカーライジングは、以前に開発された化学変換コーティングであるブルーイングのより効果的な代替手段として、銃器によく使用されています。また、自動車では未完成の金属部品を腐食から保護するために広く使用されています。

パーカー処理は、アルミニウム、真鍮、銅などの非鉄金属の保護には使用できませんが、化学研磨やエッチングには使用できます。同様に、ニッケルを多量に含む鋼やステンレス鋼には適用できません。不動態化は、他の金属の保護に使用できます。

このプロセスの開発はイギリスで始まり、アメリカのパーカー家によって続けられました。パーカーライジング、パーカーライズ、パーカーライズドという用語はすべてヘンケルアドヒーシブテクノロジーズの米国登録商標ですが、この用語は長年にわたって一般的な使用法として広く使われてきました。このプロセスが初めて大規模に使用されたのは、第二次世界大戦中のアメリカ軍の銃器製造でした。^[12]

リン酸処理に関する最も古い研究は、1869年に英国の発明家ウィリアム・アレクサンダー・ロス（英国特許3119）によって、また1906年にはトーマス・ワッツ・コスレット（英国特許8667）によって開発されました。英国バーミンガムのコスレットはその後、1907年にアメリカでこの同じ処理に基づく特許を申請し、1907年に米国特許870,937を取得しました。この特許は本質的に、リン酸を使用した鉄のリン酸処理方法を提供しました。

1912 年に、この初期の英国の鉄リン酸処理法に大きく基づいたマンガンリン酸処理の改良特許出願が米国で提出され、1913 年にフランク ルパート グランビル リチャーズに米国特許第 1,069,903 号として発行されました。

クラーク W. パーカーは、コスレットとリチャーズの米国特許権を取得し、これらの特許やその他の防錆剤を自宅の台所で実験しました。最終的に、パーカーは息子のワイマン C. パーカーと共同で、1915 年にパーカー ラストプルーフ ホスフェート カンパニー オブ アメリカを設立しました。

アメリカのパーカー・ラストプルーフ・ホスフェート・カンパニーの RD コルクホーン氏は、1919 年に別の改良リン酸処理の特許出願を提出しました。この特許は、改良されたマンガンリン酸処理 (パーカー処理) 技術に対して、 1919 年に米国特許 1,311,319として発行されました。

同様に、パーカー ラストプルーフ社のベイカーとディングマンは、1928 年にマンガンリン酸処理 (パーカーライジング) の改良プロセスの特許を申請しました。この特許では、溶液を 500 ～ 550 °F (260 ～ 288 °C) の正確に制御された温度範囲に加熱することで、処理時間を当初必要としていた時間の 1/3 に短縮しました。この特許は、 1930 年に米国特許 1,761,186として発行されました。

マンガンリン酸処理では、これらのプロセスの改善にもかかわらず、依然として高価で入手困難なマンガン化合物を使用する必要がありました。その後、パーカー社は、マンガンリン酸処理の代わりに亜鉛リン酸処理を使用することで、より安価で入手しやすい化合物を使用する代替技術を開発しました。この亜鉛リン酸処理プロセス（戦時中も米国で入手可能な戦略的化合物を使用）の特許は、第二次世界大戦中にマンガン化合物が容易に入手できなくなる直前の1938年に、発明者であるアメリカンケミカルペイント社のロミッグに米国特許2,132,883として付与されました。

ベイカーとディングマンによって発見された改良マンガンリン酸処理法といくぶん類似していますが、改良亜鉛リン酸処理法についても同様に改良された方法が見つかりました。この改良法はパーカー ラスト プルーフ社のダーシーによって発見されました。ダーシーは 1941 年 2 月に特許を申請し、1942 年 8 月に付与された米国特許第 2,293,716 号によって、亜鉛リン酸処理 (パーカー処理) 法がさらに改良されました。ダーシーは、銅を加えることで酸性度要件がこれまでよりも低下すること、また、すでに使用されている硝酸塩に塩素酸塩を加えることで、さらに 115 ～ 130 °F (46 ～ 54 °C) の範囲のはるかに低い温度で処理を実行できるようになり、処理コストがさらに削減されることを発見しました。これらのプロセスの改善により、最終的には、米国が容易に入手できる戦略物資を使用した低温（エネルギー効率の高い）リン酸亜鉛処理（パーカー処理）プロセスが、第二次世界大戦中に銃器や航空機などの米国の軍需物資を錆や腐食から保護するために使用された最も一般的なリン酸処理プロセスとなりました。

オーストリアの銃器メーカーであるGlock Ges.mbH は、自社製造のピストルのスライドを保護するために、テニファー処理のトップコートとして黒のパーカーライジング処理を使用しています。テニファー処理を施した後、黒のパーカーライジング仕上げが施され、パーカーライジング仕上げが剥がれてもスライドは保護されます。このようにして、パーカーライジングは、金属保護のその他の改良された基礎技術よりも優先して使用される保護および装飾仕上げ技術になりつつあります。

コンロの上のキッチンのパーカーライジングに関する類似のさまざまなレシピが銃器関連の出版物で時々紹介されており、パーカーライジング キットは Brownells などの大手銃器部品販売業者によって販売されています。

リン酸塩コーティングは、優れた接着性と電気絶縁性を備え、さらなるコーティングや塗装のための効果的な表面処理としても一般的に使用されています。^[6]

リン酸塩コーティングは、錆やその他の腐食から鋼部品を保護するためによく使用されます。しかし、リン酸塩コーティングは多孔性があるため、この用途ではコーティングに油、塗料、またはその他の密封物質を含浸させる必要があります。その結果、しっかりと接着する誘電体（電気絶縁）層が形成され、部品を電気化学的腐食や塗装下の腐食から保護できます。^[6]

亜鉛とマンガンのコーティングは、摩耗しやすい部品の慣らしを助け^{[1] 、}かじりを防止するために使用されます。^[6]

リン酸亜鉛コーティングはそれ自体が多少研磨性があるが、ステアリン酸ナトリウム（石鹸）で処理することで冷間成形工程の潤滑層に変えることができる。石鹸はリン酸結晶と反応して非常に薄い不溶性で疎水性のステアリン酸亜鉛層を形成し、伸線などの部品の極端な変形下でも未反応のステアリン酸ナトリウムを保持するのに役立つ。^{[1] [13]}

• クロメート化成コーティング
• 溶融亜鉛めっき
• デリーの鉄柱
• 宝石細工
• リン酸マンガン(II)
• 粉体塗装
• サンコライト
• トリミット

• MIL-HDBK-205、鉄金属のリン酸塩および黒色酸化物コーティング：リン酸塩および黒色酸化物（ブルーイング）コーティングに関する標準の概要
• Budinski, Kenneth G. (1988)、「耐摩耗性のための表面工学」、ニュージャージー州エングルウッドクリフス：Prentice Hall、p. 48
• ブリミ、マージョリー A. (1965)、Electrofinishing、ニューヨーク、ニューヨーク：アメリカンエルゼビア出版会社、pp. 62-63。

• Henkel Surface Technologies - Parco-Lubrite (マンガンリン酸処理プロセス) およびその他のパーカーライジング防錆コーティングの現在の所有者。(Parco は Henkel Surface Technologies の登録商標です。)
• コーラルケミカルカンパニー - コーラルエコトリート（バナジウム化成コーティングプロセス）の現在の所有者
• クリーブランドのパーカー・ラスト・プルーフ - パーカー・ケミカルの元ジョブショップライセンス4社のうち最後に残った企業で、現在はリン酸塩処理サービスを提供しています。